Hernieuwbare energiebronnen en gerelateerde technologieën
Wat is hernieuwbare energie?
Je hebt waarschijnlijk de term 'hernieuwbare energie' wel eens gehoord in combinatie met opwarming van de aarde en klimaatverandering. Maar wat is hernieuwbare energie nu eigenlijk? En waarom is hernieuwbare energie zo belangrijk?
Hernieuwbare energie verwijst naar natuurlijke energiebronnen of productieprocessen die voortdurend kunnen worden aangevuld of gerepliceerd. We zullen bijvoorbeeld nooit zonder wind of zonneschijn komen te zitten. Windturbines en zonnepanelen zijn feitelijk de belangrijkste bronnen van hernieuwbare energie.
Hernieuwbare, of duurzame, energiebronnen zijn niet alleen onbeperkt beschikbaar maar veroorzaken over het algemeen minder vervuiling dan hun niet-hernieuwbare tegenhangers en zijn daarmee een gezondere keuze voor mensen, dieren en de planeet. Het is daarom ook geen verrassing dat wereldleiders en milieuactivisten pleiten voor hernieuwbare energiebronnen als de sleutel tot het opbouwen van een milieuvriendelijkere toekomst.
De niet-hernieuwbare energiebronnen, zoals olie, gas en kolen, zijn daarentegen in beperkte mate aanwezig, kunnen niet snel worden aangevuld en zijn niet overal ter wereld beschikbaar. Denk aan ruwe olie: Hoewel veel landen olie produceren, geeft de U.S. Energy Information Administration aan dat meer dan de helft van de voorraad ruwe olie ter wereld afkomstig is uit maar vijf landen. Maar het belangrijkste is dat niet-hernieuwbare energiebronnen, zoals deze op koolstof gebaseerde fossiele brandstoffen, worden beschouwd als een van de grootste bijdragers aan de klimaatverandering.
De zoektocht naar energieneutrale bronnen
Overheden, bedrijven en consumenten worden nu geconfronteerd met het feit dat opwarming van de aarde en klimaatverandering de grootste bedreigingen vormen in ons leven, en dit heeft ervoor gezorgd dat hernieuwbare energiebronnen exponentieel in populariteit en gebruik zijn gegroeid. Met behulp van moderne technologieën zijn de huidige hernieuwbare energiebronnen niet alleen betrouwbaarder maar ook rendabeler geworden, zelfs nog meer dan fossiele brandstoffen.
Alleen het erkennen van individuele inspanningen om de opwarming van de aarde en de onomkeerbare klimaatverandering te beperken, is niet voldoende. Landen van over de hele wereld hebben in 2016 het Akkoord van Parijs ondertekend. Dit internationale akkoord bepaalt dat overheden wereldwijd moeten streven naar 'netto uitstoot van nul' om zo in 2050 net zoveel koolstofdioxide uit de atmosfeer van de aarde te halen als er in wordt uitgestoten.
Door nog meer gebruik te maken van energiebronnen die de minste hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer uitstoten, kunnen we de catastrofale milieuveranderingen die ons nu al bedreigen, een halt kunnen toeroepen. Hernieuwbare energiebronnen die vaak 'schoner en groener' zijn dan niet-hernieuwbare energiebronnen, lopen voorop bij deze inspanningen.
Bekende hernieuwbare energiebronnen
Er worden dagelijks nieuwe inspanningen geleverd om hernieuwbare energiebronnen te ontwikkelen en toe te passen zonder verdere schade aan de planeet toe te brengen. Laten we eens kijken naar een paar van de meest voorkomende alternatieve energiebronnen:
Zonne-energie
Zonne-energie wordt opgewekt door zonnecelen of fotovoltaïsche cellen (PV) die zijn gemaakt van silicium of andere materialen die zonlicht omzetten in elektriciteit. Hoeveel zonne-energie er kan worden opgeslagen en gebruikt, hangt af van het tijdstip, het seizoen en de geografische locatie van de zonnecellen. Volgens de VS is 90 minuten zonlicht op het aardoppervlak al voldoende om de planeet een jaar lang van energie te voorzien. Department of Energy.
Zonneparken hoeven niet alleen op land te worden aangelegd. Ze kunnen ook op water worden aangelegd, zoals in reservoirs en meren. (Dergelijke zonnepanelen worden drijvende fotovoltaïsche zonnepanelen of drijvende zonnepanelen genoemd.) Wanneer zonne-energiesystemen op verantwoorde wijze worden geplaatst en vervaardigd, hebben ze geen nadelige gevolgen voor het milieu omdat ze geen luchtverontreinigende stoffen of broeikasgassen uitstoten.
Windenergie
De wind zorgt ervoor dat de bladen van een turbine draaien wat door een generator in elektriciteit wordt omgezet. Een van de grootste klachten over windenergie is dat de enorme (en vaak als lelijk beschouwde) windturbines die worden gebruikt om windenergie op te wekken, een enorme hoeveelheid land in beslag nemen.
Offshorewindparken zijn een populair alternatief voor parken op land. Hoewel offshorewindparken nadelen hebben, waaronder mogelijk wisselvallig weer en een ruwe zee waarin de turbines moeten functioneren en de enorme kosten van het installeren van stroomkabels onder de zeebodem, maakt de onbeperkte toevoer van wind ze tot een aantrekkelijke energiebron.
Geothermische energie
Geothermische energie wordt opgewekt in door mensen gemaakte putten die water aan de aarde onttrekken dat wordt verwarmd door magma, een gesmolten mengsel van mineralen en gassen, uit de kern van de aarde. Als dit mengsel opstijgt naar het aardoppervlak, verandert het water in stoom die turbines activeert die vervolgens generatoren aandrijven om elektriciteit op te wekken. Door de stoom en het hete water terug in de aarde te pompen, wordt de uitstoot verminderd die bij geothermische energie vrijkomt, waardoor deze hydrothermische hulpbron groen is.
Bepaalde delen van de wereld, zoals IJsland, hebben een overvloed aan gemakkelijk toegankelijke en beschikbare geothermische bronnen, terwijl andere regio's deze natuurlijke bronnen niet hebben. Een ander nadeel is dat het graven in geologische hotspots om putten te maken aanzienlijke milieuschade kan veroorzaken en het risico op aardbevingen kan vergroten.
Hydro-elektrische energie
Hydro-elektrische energie (waterkracht) verwijst naar dammen of barrières die zijn gebouwd om waterstromen te leiden. Deze geleide waterstroom drijft vervolgens de turbinebladen van een generator aan, die elektriciteit opwekt. Vanwege de betrouwbaarheid van de bron, is waterkracht vaak betrouwbaarder dan zonne- of windenergie. Door deze betrouwbaarheid is waterkracht de grootste hernieuwbare energiebron voor elektriciteit in de Verenigde Staten.
Grote waterkrachtinstallaties, ook wel megadammen genoemd, worden niet als niet-hernieuwbare energie beschouwd omdat ze natuurlijke waterstromen omleiden en verminderen. Dieren en mensen die in de buurt leven, kunnen hiervan te lijden hebben omdat ze maar beperkt toegang of helemaal geen toegang meer hebben tot het water waarvan ze afhankelijk zijn. Kleine waterkrachtcentrales met een capaciteit van minder dan ongeveer 40 megawatt leiden daarentegen maar een fractie van de waterstroom om dan hun grotere broers en zussen en zorgvuldig beheerde centrales veroorzaken niet zoveel milieuschade.
Getijdenenergie
Een ander voorbeeld is getijdenenergie. Deze energiebron is echter afhankelijk van de getijdenstromen van de oceaan die zich twee keer per dag voordoen om turbinegeneratoren aan te drijven. Getijdenenergie is nog steeds een energiebron in opkomst en de zeer voorspelbare aard van getijdenenergie maakt deze bron tot een aantrekkelijke en duurzame energiebron. Net als bij dammen kunnen sommige methoden voor getijdenenergie schade toebrengen aan wilde dieren en hun omgeving. Getijdendammen werken bijvoorbeeld op dezelfde manier als normale dammen, maar bevinden zich in baaien van oceanen of in lagunes.
Energie uit biomassa (bio-energie)
Bio-energie verwijst naar warmte die wordt gegenereerd door materiaal van planten te verbranden om een stoomturbine aan te drijven om elektriciteit op te wekken. Bio-energie wordt opgewekt door afval om te zetten in energie. Met deze omzetting van afval naar energie kan stroom worden geleverd tegen lage financiële en milieukosten.
Zo kan houtafval, zoals houtsnippers van zagerijen, worden gebruikt voor bio-energie in plaats van het te laten afbreken op stortplaatsen waar het de koolstofniveaus zou verhogen. Veel vormen van energie uit biomassa worden echter niet als schone energiebronnen beschouwd, omdat is aangetoond dat ze een hogere CO2-uitstoot genereren dan fossiele brandstoffen.
Technologieën voor hernieuwbare energie en cloud-computing
Hoewel de oproep om tot actie over te gaan terecht is om hernieuwbare energiebronnen, zoals zonne-energie en geothermische energie in woonhuizen toe te passen, blijft het van cruciaal belang om de klimaatcrisis ook op industrie- en bedrijfsniveau aan te pakken. Individuele consumenten boeken vooruitgang met de groeiende vraag naar zonnepanelen voor op hun dak om elektrische voertuigen op te laden, maar bij elke vooruitgang op industrieniveau om oplossingen voor schonere energie te ondersteunen en mogelijk te maken, behoren zeker ook de milieuvoordelen van cloud-computing.
Hoewel digitale technologieën de schadelijke impact op het milieu verminderen door minder energie te verbruiken, is cloud-computing nog steeds fysiek aanwezig op de planeet via het datacenter. Bij sommige technologieën voor cloud-computing worden enorme hoeveelheden niet-hernieuwbare energie verbruikt, bijvoorbeeld bij cryptogeldanalyse. In analyses van de Universiteit van Cambridge wordt geschat dat de cryptogeldanalyse van slechts één bedrijf, Bitcoin, jaarlijks meer door kolen opgewekte elektriciteit verbruikt dan landen die zo groot zijn als Noorwegen of Argentinië.
Sommige cloudservicebedrijven, zoals Microsoft, richten zich dan ook op het ondersteunen van technologieën voor hernieuwbare energie door de prestaties en efficiëntie te verbeteren en het stroomverbruik te verminderen om de impact van fysieke datacenters op het milieu te minimaliseren.
Innovaties bij cloud-computing
Voorbeelden van de milieuvoordelen van cloud-computing zijn innovaties zoals:
- Dompelkoeling: Deze methode van serverkoeling helpt om het energie- en waterverbruik te verminderen en tegelijkertijd een hogere verwerkingskracht te bieden.
- Net-interactieve UPS-batterijen: Kleine stappen, zoals het implementeren van net-interactieve UPS-accu's, helpen de vraag op het net te verminderen.
- Schonere brandstoffen voor noodstroomverzieningen: Door noodstroomgeneratoren van datacenters van brandstof te voorzien met minder koolstofintensieve brandstoffen in plaats van de traditionele diesel, wordt de CO2-uitstoot verminderd.
Cloud-computing kan nooit een universele remedie of de enige oplossing zijn om klimaatverandering aan te pakken, maar er zijn veel nieuwe, veelbelovende digitale technologieën om hernieuwbare energie te ondersteunen. Deze technologieën helpen door het energieverbruik te verminderen en de transitie naar een meer CO2-neutraal netwerk te stimuleren.
Meer informatie over het streven naar duurzaamheid van Microsoft
Cloud-innovaties op het gebied van energie en openbare voorzieningen
Een paar voorbeelden van innovatieve cloudoplossingen in de energiebranche en bij openbare voorzieningen zijn:
Intelligente of 'slimme' netten
Deze cloudtechnologieën optimaliseren het energiebeheer van een bedrijf. Ze gebruiken interactieve gegevens van miljoenen sensors die door afzonderlijke klanten worden gebruikt door te vertrouwen op alternatieve energiebronnen, zoals zonnepanelen en elektrische auto's om het elektriciteitsnet efficiënter te laten werken.
Kunstmatige intelligentie en machine learning
Energiebedrijven gebruiken gegevens en kunstmatige intelligentie om vraag en aanbod van hernieuwbare energie slim op elkaar aan te laten sluiten. Dankzij technologieën zoals digitale dubbels kunnen bedrijven de taakverdeling verbeteren, gedistribueerde energiebronnen integreren, apparaten beheren en bewerkingen automatiseren om het energiegebruik te optimaliseren.
IoT (the Internet of Things)
Met behulp van apparaatsensors en voorspellend onderhoud beheren en verlengen bedrijven de levenscyclus van machines en andere assets. Hierdoor kan minder gebruik worden gemaakt van niet-hernieuwbare energiebronnen en materialen die betrokken zijn bij nieuwe productie.
CO2-afvangtechnologie
Hoewel het geen hernieuwbare energiebron is, vermindert CO2-afvang de milieu-impact van koolstofdioxide door uitstoot van schoorstenen af te vangen en op te slaan. Het kan zelfs koolstofdioxide uit de lucht extraheren en vervolgens opslaan of recyclen om nieuwe producten te maken, zoals brandstof of bouwmaterialen. Deze technologieën maken gebruik van geavanceerde dashboards voor uitstoot, AI- en IoT-technologie voor digitale dubbels om CO2-afvang en-opslag te verbeteren.
Industrietrends bij hernieuwbare energie
Het toepassen van hernieuwbare energiebronnen bereikt recordhoogtes. Volgens het International Energy Agency (IEA), een energieforum van 29 landen dat een goed energiebeleid promoot, zal de capaciteit voor hernieuwbare energie vóór 2024 wereldwijd met 50 procent toenemen. Wat groei betreft, loopt zonne-energie voorop, maar wind, geothermische energie en waterkracht liggen niet ver achter.
Meer zonne-energie
Het IEA voorspelt ook dat zonne-energie tot 2025 verantwoordelijk zal zijn voor 60 procent van de groei van de wereldwijde hernieuwbare energie-industrie. China, België, Nederland, Oostenrijk, Australië en de Verenigde Staten zullen naar verwachting het voortouw nemen, waarbij elk land naar verwachting miljoenen zonne-installaties zal toevoegen.
Waarom neemt de toepassing van zonne-energie zo'n hoge vlucht? Zo dalen bijvoorbeeld de kosten van het installeren van zonnepanelen al jaren en de kosten zullen naar verwachting blijven dalen. Anderzijds is zonne-energie toegankelijker en biedt meer vrijheid dan energiebronnen die specifieke locaties nodig hebben, zoals wind- en waterkracht. Elke plek op aarde krijgt zonlicht, ongeacht het klimaat.
Nu de toepassing van zonne-energie groeit, richt deze energiesector zich op het uitbreiden van de opslagmogelijkheden en het verfijnen van de distributie, zodat huizen en bedrijven altijd over energie kunnen beschikken, ongeacht het weer. Door deze toename in een constante energievoorziening worden steeds meer bedrijven, overheden en inwoners ertoe aangezet om volledig over te stappen op zonne-energie.
Windenergie: on- en offshore
Naarmate de capaciteit van windenergie wereldwijd toeneemt, neemt ook de toepassing ervan toe. Op dit moment loopt China voorop. De Verenigde Staten en Japan maken echter een inhaalslag dankzij veelbelovende wetgeving.
In de Verenigde Staten heeft de regering van Biden-Harris zich ertoe verbonden om tegen 2030 30 gigawatt aan offshore windenergie op te wekken. Wetgevers in Japan hebben regels opgesteld om de bouw van turbines in havens te stimuleren en om ontwikkelaars aan te moedigen offshoreparken te bouwen. Het land vervangt mogelijk zelfs hun kernreactoren door offshoreturbines..
De heerschappij van waterkracht en de opkomst van geothermie
Volgens het IEA zal waterkracht weliswaar in de nabije toekomst de belangrijkste bron van hernieuwbare energie ter wereld blijven, maar zal zeker niet de groei doormaken die zonne- of windenergie doormaken. Geschikte en kosteneffectieve locaties zijn nu al schaars, waardoor de kosten stijgen.
Geothermische energie, die al gangbaar is in IJsland en landen in de Stille Oceaan, zal tegen 2024 naar verwachting met 28 procent groeien. Aziatische landen, met name Indonesië en de Filipijnen, vergroten hun capaciteit al, zonder tekenen van vertraging.
Vervuilende energie blijft achter
Wat houdt de toekomst van hernieuwbare energie in voor onze traditionele energiebronnen? Door lagere kosten en een grotere vraag in de sector van de schone energie, zullen grote olie- en gasbedrijven ertoe worden aangezet om hun investeringen in hernieuwbare energiebronnen uit te breiden. Het IEA voorspelt zelfs dat "hernieuwbare energiebronnen steenkool zullen inhalen en in 2025 de grootste bron voor het opwekken van elektriciteit ter wereld zullen worden."
Ondertussen zouden landen in het Midden-Oosten, zoals Saoedi-Arabië, volledig kunnen overstappen van olie naar zonne-energie dankzij een overvloed aan deze nog veel beter hernieuwbare energiebron. Experts zeggen dat het haalbaar is dat het land tegen 2040 volledig zou kunnen overstappen op een 100 procent duurzaam energiesysteem, als de technologie voor energieopslag zich blijft ontwikkelen en regelgevende instanties de juiste wetgeving aannemen.
Het Noord-Amerikaanse supernet
Hoewel de wereld bereid lijkt te zijn om hernieuwbare energiebronnen volledig te omarmen, is de huidige energie-infrastructuur niet gebouwd om deze verschuiving effectief te ondersteunen. In de Verenigde Staten is een van de grootste vragen op dit moment hoe efficiënt energie door het hele land kan worden getransporteerd.
Neem het Noord-Amerikaanse supernet. Volgens het Climate Institute, een non-profitorganisatie die is gevestigd in Washington, D.C., zou dit nieuwe elektriciteitsnet hernieuwbare energie veel toegankelijker maken. Als dit net eenmaal is gerealiseerd, zouden de Verenigde Staten zonne-energie kunnen transporteren van parken in het zuidwesten naar grote steden in het noordoosten.
In theorie zou een net met knooppunten voor hoogspanningsgelijkstroom (HVDC) naast bestaande regionale distributiesystemen kunnen worden toegepast, waardoor iedereen toegang krijgt tot hernieuwbare energie zonder de manier te veranderen waarop elektriciteit momenteel wordt gebruikt in huizen en bedrijven. Als een dergelijk net zou worden toegepast, zou dit supernet schone energie concurrerender kunnen maken in een anders door fossiele brandstoffen gedomineerde markt.
Innovaties en voorbeelden uit de praktijk op het gebied van hernieuwbare energie
Veel bedrijven, industrieën en overheden nemen prijzenswaardige stappen om intelligente, innovatieve cloudtechnologieën toe te passen bij hun inspanningen op het gebied van hernieuwbare energie. Sommigen verbinden zich er zelfs toe om in de nabije toekomst voornamelijk of volledig op hernieuwbare energie over te stappen.
Axpo
Axpo, de grootste producent van hernieuwbare energie in Zwitserland, gebruikt Azure Cognitive Search, Azure Maps en Power BI om haar grid-engineers en onderhoudsteams in staat te stellen om op eenvoudige wijze uitgebreide, actuele gegevens over de toestand van elke grid-asset te vinden. Dit vermindert de zoektijd met maar liefst 99 procent, maakt het gemakkelijker om probleemgebieden in bijna realtime te identificeren en maakt het mogelijk om verschillende taken omtrent grid-assetbeheer te automatiseren. Dit alles vermindert de benodigde tijd om veel operationele activiteiten te voltooien aanzienlijk.
SSE Renewables
Een andere Europese leider op het gebied van hernieuwbare energie, SSE Renewables, die meer offshorewindparken bouwt dan wereldwijd welk ander bedrijf ook, gebruikt AI, IoT en cloudtechnologie om ervoor te zorgen dat zijn inspanningen geen schade toebrengen aan de omliggende ecosystemen met al zijn dieren. Het bedrijf bewaakt bijvoorbeeld de gezondheid van naburige vogels met digitale videocamera's op afstand die gegevens uploaden naar een AI-cloudsysteem dat de activiteit en vitaliteit van elk afzonderlijk dier volgt.
Vattenfall
Vattenfall, een multinationaal energiebedrijf dat eigendom is van de Zweedse overheid, is een andere pionier op het gebied van hernieuwbare energie. Samen met Microsoft heeft het bedrijf een service gecreëerd die de onmiddellijke vraag naar hernieuwbare energie koppelt aan de onmiddellijk beschikbare voorraad. Sommige hernieuwbare energiebronnen zullen niet altijd beschikbaar zijn op het moment dat een bedrijf ze nodig heeft. (De zon schijnt niet altijd en de wind waait tenslotte ook niet altijd.) Maar met de 24/7 matchingsservice van Vattenfall kunnen bedrijven die willen overstappen op 100 procent fossielvrije elektriciteit dat wel. Als er bijvoorbeeld gedurende een bepaald uur geen zonne-energie beschikbaar is, worden met de service bedrijven gekoppeld aan een hernieuwbare energiebron die beschikbaar is.
Nationaal Fonds voor Milieubescherming en Waterbeheer
In de overheidssector gebruikt het Poolse Nationale Fonds voor Milieubescherming en Waterbeheer cloud-computing om het voor Poolse burgers gemakkelijker te maken om subsidies aan te vragen en te ontvangen om hun huizen energiezuiniger en minder vatbaar voor luchtvervuiling te maken. De organisatie stroomlijnde de administratie van haar stimuleringsprogramma door het subsidieaanvraagproces volledig te digitaliseren, waardoor het voor burgers gemakkelijker werd om subsidies voor energie-efficiëntie aan te vragen en voor de organisatie om deze toe te kennen. Sinds de organisatie haar stimuleringsprogramma heeft gemoderniseerd, hebben meer dan 215.000 Poolse huishoudens deze energiesubsidies ontvangen.
Het Met Office
In het Verenigd Koninkrijk, een wereldleider in de zoektocht naar energieneutrale oplossingen, vertrouwt het Met Office, de weerdienst van het land, op cloud-computing in hun streven naar 100 procent hernieuwbare energie. Het volgen en voorspellen van weerpatronen is zeer data-intensief, gebaseerd op complexe simulaties, big data, AI en krachtige analyses. In plaats van te vertrouwen op een fysieke supercomputer om deze workloads aan te kunnen, gebruikt het Met Office een intelligente op de cloud gebaseerde supercomputingservice. Door deze cloudservice te gebruiken, voorspelt het bureau dat het 7415 ton koolstof minder zal uitstoten.
Versnel je duurzaamheidsreis
Waar je je ook bevindt op je reis naar netto-nul, met Microsoft Cloud for Sustainability kun je je voortgang versnellen en je bedrijf transformeren via ESG-mogelijkheden (Environmental, Social en Governance).
Veelgestelde vragen over hernieuwbare energie
-
De populairste bronnen van hernieuwbare energie zijn onder meer:
- zonne-energie, gemaakt door zonlicht om te zetten in elektriciteit.
- waterkracht, door mensen gemaakte barrières, zoals dammen die de waterstroom regelen om elektriciteit te maken.
- wind energy, geproduceerd door windmolens die windkracht omzetten in elektriciteit.
- getijdenenergie, is afhankelijk van oceaanstromen om turbinegeneratoren van energie te voorzien.
- geothermische energie, wordt gemaakt in door mensen gemaakte bronnen die warm water uit de kern van de aarde extraheren.
- bio-energie, wordt opgewekt door afval om te zetten in energie.
-
Een aantal hernieuwbare energiebronnen wordt als zeer efficiënt beschouwd omdat hun aanbod in feite oneindig is. Deze omvatten wind, zonneschijn en de getijden van de oceaan. Overweeg de volgende statistiek om te begrijpen hoe overvloedig deze energiebronnen zijn: Volgens de Verenigde Staten Volgens het United States Department of Energy is 90 minuten zonlicht op het aardoppervlak al voldoende om de hele planeet een jaar lang van energie te voorzien. Het is niet verwonderlijk dat zonne-energie een van de snelst groeiende vormen van hernieuwbare energie over de hele wereld is.
-
Men zou kunnen stellen, dat zonne-energiesystemen het veiligst zijn omdat ze geen nadelige gevolgen voor het milieu hebben en geen luchtverontreinigende stoffen of broeikasgassen uitstoten.
-
Hernieuwbare energie heeft een aantal voordelen ten opzichte van fossiele brandstoffen. Omdat hernieuwbare energie wordt gemaakt op basis van natuurlijke bronnen zoals wind en water, zijn ze overvloediger, betrouwbaarder en rendabeler dan fossiele brandstoffen. Bovendien zorgen hernieuwbare energieën over het algemeen voor minder afval dan fossiele brandstoffen, die momenteel als een van de grootste oorzaken van klimaatverandering worden beschouwd.
Microsoft volgen